污水處理所產生的污泥具有較高的含水量，由于水分與污泥顆粒結合的特性，采用機械方法脫除具有一定的限制，污泥中的有機質含量、灰分比例特別是絮凝劑的添加量對于最終含固率有著重要影響。
目前主要有以下幾種方法。
自然干化
自然干化可分為曬砂場與干化場兩種。前者用于沉砂池沉渣的脫水;后者用于初次沉淀污泥、腐殖污泥、消化污泥、化學污泥及混合污泥的脫水。干化后的泥餅含水率一般為75%一80%。
污泥干化場是一種較老、較簡便的污泥脫水方法。主要依靠滲透、蒸發與撇除等三種方式脫除水分。但隨著污泥的性質與當地的氣象條件不同，由滲透、蒸發與撇除所脫除的水分比例也不同。這種方法脫水時間長，維護管理工作量大，且由于污泥產生惡臭和蒼蠅，影響周圍環境衛生。因此只適用于村鎮小型污水廠污泥處理。
污泥濃縮
污泥濃縮是減少污泥體積有效的方法，不管污泥采用何種方式處理處置，污泥濃縮是必不可少的。目前污泥濃縮的方法有：重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮和水力旋流濃縮等。
(1)重力濃縮
重力濃縮是在沉淀中通過形成高濃度污泥層達到濃縮污泥的目的。單獨的重力濃縮是在獨立的重力濃縮池中完成，工藝簡單有效，但停留時間較長時可能產生臭味;重力濃縮法適用于初沉污泥、化學污泥和生物膜污泥。
(2)氣浮濃縮
氣浮濃縮與重力濃縮相反，是依靠大量微小氣泡附著在污泥顆粒的周圍，減小顆粒的比重而強制上浮。因此氣浮法對比重接近與1的污泥尤其適用。氣浮濃縮法操作簡便，運行中同樣有一定臭味，動力費用高，對污泥沉降性能(SVI)敏感;適用于剩余污泥產量不大的活性污泥法處理系統。
(3)離心濃縮
離心濃縮是利用污泥中的固、液比重不同而具有的不同的離心力進行濃縮。離心濃縮的特點是自成系統，效果好，操作簡便;但投資較高，動力費用較高，且需要較高的維護水平;適用于大中型污水廠生物和化學污泥。
(4)水力旋流濃縮
水力旋流濃縮是利用旋流產生的離心沉降分離現象，代替機械旋轉體內的離心沉降分離，達到濃縮的目的。但水力旋流濃縮操作復雜，又容易引起被濃縮堵塞等，大型污泥濃縮裝置較少使用。
機械脫水
機械脫水是目前世界各國普遍采用的方法。常用的脫水機械有真空過濾機、板框壓濾機、帶式壓濾機和離心機等。近年來，轉筒離心機和帶式壓濾機得到迅速發展，作為污泥脫水的主要機械在世界各國得到廣泛應用。
帶式壓濾機
帶式壓濾機的主要特點是利用濾布的張力和壓力在濾布上對污泥施加壓力使其脫水，并不需要真空或加壓設備，動力消耗少，可以連續操作。其運行僅僅決定于濾布的速度和能力，即使運行中負荷發生變化也能穩定脫水，結構簡單;無噪聲和振東，易實現密閉操作。帶式壓濾機適用于活性污泥和有機親水性污泥的脫水，目前在污泥脫水中被廣泛應用。
離心脫水機
離心脫水主要是利用離心力代替重力或壓力作為推動力進行污泥脫水的操作。一般自成系統，運行時不需過多監視，干度較好;但需要特別維護，一般不適于間歇運行;適用于能連續運行的大中型污水廠大量固體的處理。
污泥干化
污泥干化屬于熱處理工藝，是通過加熱污泥，蒸發污泥中的水分，使之干化的過程。系統通過用熱氣直接或間接對脫水污泥(干化前為機械脫水污泥含水率75%一80%)進行加熱，使污泥含水率降至10%左右，這時污泥體積大大減小，同時有效地滅絕污泥中的致病菌。通過造粒設備生產出來的污泥產品呈顆粒狀，更加方便運輸和儲存。由于處理過程中只是將污泥中的水分蒸發出來，污泥制成品中有機物含量高，營養分充足，可應用于園林綠化或農業。這種工藝占地面積小，污泥的減容效果明顯，而且由于處理過程是在封閉的設備中進行，對環境的影響比較小，但是這種工藝投資比較高。
